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公開番号2025009392
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023112372
出願日2023-07-07
発明の名称半導体装置
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類H01L 23/29 20060101AFI20250110BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】配線基板が高温になることを抑制できる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体チップ120が第1封止部材150で封止された第1モジュール部10と、半導体チップ120と電気的に接続される配線基板210が第2封止部材230で封止された第2モジュール部20とを備え、第1モジュール部10と第2モジュール部20とは積層して配置されており、半導体チップ120と配線基板100との間には、第1封止部材150および第2封止部材230より熱伝導率の低い空気層600が配置される構成とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体装置であって、
半導体素子が形成された半導体チップ（１２０）が第１封止部材（１５０）で封止された第１モジュール部（１０）と、
前記半導体チップと電気的に接続される配線基板（２１０）が第２封止部材（２３０）で封止された第２モジュール部（２０）と、を備え、
前記第１モジュール部と前記第２モジュール部とは、積層して配置されており、
前記第１モジュール部と前記第２モジュール部との間に配置され、前記半導体チップと接続される端子部（１４０）と前記配線基板と接続される端子部（２２０）とを電気的に接続する導電性接合層（５１０）と、
前記第１モジュール部と前記第２モジュール部との間に配置された絶縁性接合層（５２０）と、を有し、
前記半導体チップと前記配線基板との間には、前記第１封止部材および前記第２封止部材より熱伝導率の低い空気層（６００）が配置されている半導体装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記導電性接合層は、前記端子部と接続される部分と異なる部分が前記絶縁性接合層で被覆されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１モジュール部および前記第２モジュール部のうちの一方のモジュール部は、前記第１モジュール部と前記第２モジュール部との積層方向において、他方のモジュール部から突き出した突出部分を有し、
前記絶縁性接合層は、前記突出部分にも配置されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１モジュール部のうちの前記第２モジュール部側の面（１０ａ）、および前記第２モジュール部のうちの前記第１モジュール部側の面（２０ｂ）の一方の面には、凹部（１５１、２３１）が形成されており、
前記空気層は、前記凹部内の空間を含んで構成される空気室（６１０）内の空間である請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記空気室は、前記第１モジュール部と前記第２モジュール部の積層方向において、前記半導体チップが内部に含まれる大きさとされている請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１モジュール部のうちの前記第２モジュール部側の面、および前記第２モジュール部のうちの前記第１モジュール部側の面の他方の面には、前記凹部の開口端部（１５１ａ、２３１ａ）と対向する位置に窪み部（１５２、２３２）が形成され、
前記絶縁性接合層は、前記窪み部内にも配置され、
前記凹部の開口端部は、前記絶縁性接合層から露出している請求項４に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記凹部が形成されるモジュール部には、前記凹部の底面に、前記凹部が形成される面よりも凹んだ位置に先端面（２３３ａ）を有する平面枠状の凸部（２３３）が形成され、前記凸部と前記凹部の側面との間で収容部（２３４）が構成されており、
前記絶縁性接合層は、前記収容部にも配置されている請求項４に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１モジュール部のうちの前記第２モジュール部側の面、および前記第２モジュール部のうちの前記第１モジュール部側の面の一方の面には、前記第１モジュール部と前記第２モジュール部の積層方向において、前記凹部を囲む枠状とされ、前記空気室を封止する突起部（２３５）が形成されている請求項４に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記凹部の壁面には、前記封止部材よりも前記絶縁性接合層との濡れ性が低い低下部（２３６）が形成されている請求項４に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記凹部が形成されるモジュール部には、前記凹部と外部空間とを連通する連通路（２３７）が形成されている請求項４に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体チップおよび配線基板が封止部材で封止された半導体装置に関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体チップおよび配線基板が封止部材で封止された半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この半導体装置では、リードフレーム上にトランジスタ等が形成された半導体チップが配置されている。配線基板は、リードフレーム上に半導体チップと離れる状態で配置され、半導体チップと電気的に接続されている。そして、半導体チップおよび配線基板は、モールド樹脂等で構成される封止部材によって一体的に封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－１５１１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような半導体装置では、半導体チップで発生する熱がモールド樹脂を介して配線基板に伝わることにより、配線基板が高温となって配線基板の信頼性が低下する可能性がある。
【０００５】
本開示は、配線基板が高温になることを抑制できる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の１つの観点によれば、半導体装置は、半導体素子が形成された半導体チップ（１２０）が第１封止部材（１５０）で封止された第１モジュール部（１０）と、半導体チップと電気的に接続される配線基板（２１０）が第２封止部材（２３０）で封止された第２モジュール部（２０）と、を備え、第１モジュール部と第２モジュール部とは、積層して配置されており、第１モジュールと第２モジュールとの間に配置され、半導体チップと接続される端子部（１４０）と配線基板と接続される端子部（２２０）とを電気的に接続する導電性接合層（５１０）と、第１モジュール部と第２モジュールとの間に配置された絶縁性接合層（５２０）と、を有し、半導体チップと配線基板との間には、第１封止部材および第２封止部材より熱伝導率の低い空気層（６００）が配置されている。
【０００７】
これによれば、半導体チップと配線基板との間には、第１封止部材および第２封止部材より熱伝導率が低い空気層が配置されている。このため、空気層によって半導体チップからの熱が配線基板に伝達され難くなり、配線基板が高温になることを抑制できる。
【０００８】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態における半導体装置の断面図である。
半導体チップが発熱した際の模式図である。
図１の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
図３Ａに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
第２実施形態における半導体装置の断面図である。
積層方向における空気室と半導体チップの大きさとの関係を説明するための図である。
第３実施形態における半導体装置の断面図である。
図６に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。
図７Ａに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
第４実施形態における半導体装置の断面図である。
第５実施形態における半導体装置の断面図である。
第６実施形態における半導体装置の断面図である。
第７実施形態における半導体装置の断面図である。
第８実施形態における半導体装置の断面図である。
第９実施形態における半導体装置の断面図である。
第１０実施形態における半導体装置の断面図である。
第１１実施形態における半導体装置の断面図である。
図１５に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。
図１６Ａに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
第１２実施形態における半導体装置の断面図である。
第１３実施形態における半導体装置の断面図である。
第１３実施形態における半導体装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
（【００１１】以降は省略されています）

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